微波电路与系统(谐振腔与耦合)

耦合系数极性的判定（1）

计算公式：

对称面为电壁
fe fm k fe fm
其中， fe 是对称面为电壁时 的谐振频率； f m 是对称面为磁壁时 的谐振频率；

E 0; E 0

对称面为磁壁
H 0; H 0
对称面
感性膜片耦合


Mode 1
对称面磁场只有法向 分量---磁壁
2 2 2 f e2 f f f 1 m1 e2 m2 k 2 2 2 2 f e1 f m1 f e 2 f m 2
K为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。
感性膜片耦合

Perfect E

Perfect H
2 fe2 f m 9.939832 9.914482 K 2 0.0025536 2 2 2 fe f m 9.93983 9.91448
微波电路与系统
谐振腔与耦合
电子科技大学 贾宝富 博士
谐振器
腔体间的耦合结构
Hale Waihona Puke Baidu
腔体间耦合结构的类型有两 种类型。

电耦合； 磁耦合；
耦合系数--电壁/磁壁法
对于对称耦合谐振器的 情况，两个谐振器频率完全 相同，这样可以将耦合谐振 器从对称面劈开，如右图所 示。 在对称面上分别设置为完全导电面(PEW)和完全导磁 面(PMW)，在HFSS中用本征模求解器，得到的本征频率分 别对应 fe 和 fm ，耦合系数的模可以用下面的公式计算。
2 f e2 f m k 2 2 fe fm
K为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。
耦合系数--电壁/磁壁法
而如果两个谐振器是非对称的，同样也可以采用相同的 方法，将两谐振器从中间劈开，这时每一个谐振器在对 称面上分别设置完全导电面(PEW)和完全导磁面(PMW)， 这时将得到四个本征频率， f e1 f m1 f e 2 和 f m 2 这样，非 对称耦合结构的耦合系数为
直接耦合； 容性耦合； 磁性耦合； 变换器耦合。
腔体与外电路耦合

腔体与外电路耦合的结构类型主要有：

直接耦合； 容性耦合； 磁性耦合； 变换器耦合。
对称面磁场只有切向 分量---电壁
耦合系数极性的判定（2）

计算公式：

电场奇对称
对称面
fo fe k fo fe
其中， f o 电场沿对称面奇对 称时的谐振频率； fe 电场沿对称面偶对 称时的谐振频率；

电场偶对称
对称面
感性膜片耦合


Mode 1
电场偶对称
通过对称面上的磁场 判断电壁/磁壁

Mode 2
电场奇对称
k
fo fe fo fe
=0.00237511
容性膜片耦合


Mode 1
电场偶对称
通过对称面上的磁场 判断电壁/磁壁

Mode 2
电场奇对称
fo fe k fo fe =0.0673529
腔体与外电路耦合

腔体与外电路耦合的结构类型主要有：

容性膜片耦合

Perfect E

Perfect H
2 fe2 f m 9.938272 9.299392 K 2 0.0663465 2 2 2 fe f m 9.93827 9.29939
耦合系数—双模提取法
f fe 前面的分析是分别提取两个频率 和 ，而对 m 于耦合谐振器对，不管是对称结构的还是非对称 结构的，也可以利用双模法提取两个模式之间的 耦合系数。假设，谐振器1和谐振器2单独存在时 的频率为 f 01和 f 02 。在两个谐振器产生耦合时， 谐振器 1 和谐振器 2 的频率分别变为 f1和 f 2 。则 两个腔体的耦合系数计算公式为：
通过对称面上的磁场 判断电壁/磁壁

Mode 2
k
fe fm fe fm
对称面磁场只有切向 分量---电壁
=0.00237511
容性膜片耦合


Mode 1
对称面磁场只有法向 分量---磁壁
通过对称面上的磁场 判断电壁/磁壁

Mode 2
fe fm k fe fm =0.0673529
f1 f 2 f 01 f 02 k - f 2 f1 f 02 f 01
K为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。
耦合系数—双模提取法
如果，谐振器耦合前的谐振频率相同，即：
f 01 f 02
谐振器耦合系数的计算公式简化为： f1 f 2 k f1 f 2 在耦合谐振器对同时存在的情况下，利用 HFSS的本征模解算器，设置两个本征频率，这样 一次性提取出两个频率。 K为正表示磁耦合； K为负表示电耦合。